【文/潘敏瑤】近年來，在空間站建設(shè)、在軌維護、空間碎片清除、月球/火星/小行星探測、空間太陽能電站等需求牽引下，空間機器人為適應(yīng)航天任務(wù)的變化而發(fā)展起來。

　　在我國，空間機器人及空間人工智能發(fā)展同樣迅速，在空間在軌服務(wù)、空間裝配與制造、月球與深空探測等領(lǐng)域取得了一系列成果。嫦娥三號成功實現(xiàn)了“玉兔”號月球車對月面的探測任務(wù)，火星表面巡視探測器機器人已積極開展研制，一系列航天器在軌加注關(guān)鍵技術(shù)獲得了突破。

　　可見，空間機器人已經(jīng)成為太空中的第一批“移民”，陸續(xù)踏上探索太空的旅程。

　　索杰納號

　　1997年7月，美國發(fā)射的首臺火星表面運動機器人“索杰納號”在火星上工作了3個月，發(fā)回數(shù)以千計的圖像，讓人們第一次對火星表面及天氣情況有了全面了解。

　　此后，“勇氣號”“機遇號”“好奇號”空間機器人又陸續(xù)登陸火星，通過鉆探獲取了火星巖石樣品及分析結(jié)果。2014年11月，歐洲“羅塞塔號”彗星探測器經(jīng)過長達10年、總長超過64億公里的太空飛行，首次在一顆彗星上登陸，為人類了解太陽系生命起源提供了新的觀測手段。

　　SPHERE

　　2012年，NASA宇航員TomMarshburn與SPHERES的一架立體攝像機進行了合影。SPHERE是國際空間站上的漂浮機器人，同保齡球一般大小，在微型二氧化碳推進器的助力下，可向任何方向移動，并用于測試各種技術(shù)。

　　最近歐洲航天局宣布，有一個SPHERE只用一只機械眼就能判斷距離。在測試中，SPHERE在日本太空艙中漂浮式地移動，同時利用兩只攝像“眼”記錄立體視覺信息。實際上，如果SPHERE多次遇到某一物品，隨著時間推移，它能夠?qū)@件物品的形狀和尺寸展開學(xué)習(xí)。

　　Robonaut2

　　2012年，Robonaut2來到國際空間站，后來通過升級它擁有了雙腿、處理器和傳感器。人型設(shè)計讓它的靈活度有所提升，因此還可以完成更換空氣過濾器等較復(fù)雜的任務(wù)。

　　按照設(shè)計，Robonaut2能夠完成翻轉(zhuǎn)開關(guān)、旋轉(zhuǎn)旋鈕等簡單的任務(wù)。這款原型機器人一直在接受測試，科學(xué)家們希望未來它們能夠成為宇航員的助手，讓宇航員們從簡單的事務(wù)中解放，擁有更多的時間去執(zhí)行更復(fù)雜的科學(xué)任務(wù)。

　　Kirobo

　　2013年，Kirobo被帶到國際空間站并與日本宇航員KoichiWakata聊天，如太空風(fēng)景、日本基博實驗艙外的機械臂等。

　　Kirobo是由豐田汽車開發(fā)的一種小型機器人，旨在解決日本越來越嚴重的老年人孤獨感問題。它能夠感知人類的情緒，并基于人類語言展開對話。豐田最近發(fā)布了僅手掌大小的新一代迷你版Kirobo。它可在三小時內(nèi)充滿電，并連續(xù)通話2.5小時，同時通過觀察對方的臉和聲音來揣測心情。

　　基博機械臂

　　基博機械臂是日本基博實驗艙的組成部分。2008年該實驗艙的組塊被分批運往國際空間站并就地組裝?；C械臂長10米，可在主臂的末端控制器上附接可執(zhí)行精細任務(wù)的小機械臂。

　　基博機械臂的主要任務(wù)是協(xié)助國際空間站發(fā)射衛(wèi)星，例如，用于同時釋放幾顆CubeSat迷你衛(wèi)星。這些CubeSat衛(wèi)星可用于通信或地球觀測等用途。

　　Lunar Quattro

　　Lunar Quattro是奧迪與德國技術(shù)公司Part-Time Scientists一同研發(fā)的一款月球車，它配備了Quattro全輪驅(qū)動系統(tǒng)，這臺小小的機器人是使用鈦合金與鋁合金3D打印而成的。

　　據(jù)介紹，Lunar Quattro已經(jīng)受了“崎嶇的地形中”的測試。它配備了多枚攝像頭和太陽能板。預(yù)計，它將在明年升空。在到達月球之后，Quattro將完全由地球上的控制中心進行控制，可在月球表面移動500米左右，并把拍攝到的圖片傳回地球。

　　Dextre

　　加拿大太空局表示，Dextre是一名“機器人勤雜工”，負責在國際空間站外工作。2008年它開始服役，至今仍在運行，執(zhí)行著科學(xué)實驗、復(fù)雜維修等工作。

　　宇航員最危險的任務(wù)之一是更換空間站上的氨泵。Dextre可提前把某些較重的備件搬運到位以降低宇航員的操作風(fēng)險。例如，2015年，Dextre把失靈的氨泵移除后，把備件移動到需安裝的位置上，這樣宇航員就可以更輕松地更換備件。

　　“大型空間機械臂”和“地外天地采樣機械臂”

　　中國航天科技集團公司空間技術(shù)研究院研制了“大型空間機械臂”和“地外天地采樣機械臂”。大型空間機械臂是目前我國智能程度最高、規(guī)模最大、技術(shù)難度最高、系統(tǒng)最復(fù)雜的空間智能機器人系統(tǒng)，具有長壽命、高可靠的特點。該機械臂臂展超過10米，具有自主爬行及擴展能力，靈活性高，可達范圍廣等特點，能夠同時實現(xiàn)大范圍大負載操作以及局部精細化操作。

　　此外，“地外天地采樣機械臂”的采樣范圍大，整臂末端操作精度高，樣品獲取能力強，并具有很強的著陸姿態(tài)適應(yīng)性，確保采樣的精度和范圍，可以利用攜帶的工具，通過鏟、挖等多種方式獲取地外天體表層樣品。

　　MRPTA

　　MRPTA是深圳安澤智能工程有限公司為加拿大太空署定制研發(fā)并擁有全套自主知識產(chǎn)權(quán)的太空車，主要應(yīng)用于火星和月球等地外星球?qū)嵉靥綔y中的勘測、取樣等工作。采用自主導(dǎo)航系統(tǒng)和視覺模塊，MRPTA不僅可以自主的偵測并繞開障礙物，進行路徑規(guī)劃以及生成區(qū)域地圖，還可以提供包括距離、深度、光學(xué)里程計算數(shù)據(jù)和點云數(shù)據(jù)的三維視覺信息。

　　通過栓鏈輔助模式， MRPTA可以在大于65°斜坡上向上或向下運動，并能夠翻越30厘米（11.8英寸）高的障礙物。

　　Astrobee

　　Astrobee是一個邊長為32厘米的立方體。每個角和大部分邊上都覆蓋了一層柔性保險杠材料，從中嵌入了推進系統(tǒng)。機器人的中心部分包含豐富的傳感器、控制系統(tǒng)、觸控屏幕，以及為后續(xù)增加硬件而預(yù)留的有效載荷托架，其中包括一個手臂用于抓取國際空間站的扶手。

　　美國宇航局表示，Astrobee在國際空間站上運行可以通過地面進行遠程遙控，同樣也可以讓它完全自主操作。通過可以兼容各種定制硬件的模塊化托架，這款機器人能夠執(zhí)行各種任務(wù)的，在某些情況下甚至能夠從人類宇航員手中接過繁瑣又無聊的“家務(wù)”作業(yè)。美國宇航局預(yù)計2018年9月之前將Astrobee送上軌道。

　　PUFFER

　　日前，來自 NASA 的研究人員研發(fā)出了一種被命名為 PUFFER的體積袖珍但卻十分靈活的折紙式探索機器人，小到可以折成巴掌大的樣子，十分輕易的放入大型航天器中運載到外星球，以簡單、低成本的方式能在洞穴和熔巖管等狹小或環(huán)境惡劣的空間中來去自如并執(zhí)行探索任務(wù)。

　　PUFFER 機器人原型整體重量只有12克，如一臺智能手機般大小，可以從3米高的地方墜落下來不損壞，并且能在 45°的斜坡上順利爬行。PUFFER 機器人目前原型已經(jīng)出爐，將在 2017 年進行測試，如果一切計劃順利，預(yù)計會在 2020 年被派往火星進行探測之旅。